图形和图像信息的处理与应用

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1、电子信息工程学院多媒体信息处理与应用多媒体信息处理与应用主讲：赵华菊电子信息工程学院多媒体信息处理与应用第三章 图形和图像信息的处理与应用电子信息工程学院多媒体信息处理与应用学习内容v理解位图、矢量图、像素、像素大小、分辨率 等图形和图像的相关概念 v掌握色彩模型、色彩模式、色彩深度等色彩基 本知识 v掌握常见的图形图像文件格式 v掌握图形和图像信息获取的方式及相关知识 v掌握图像处理软件“光影魔术手”的主要功能 v掌握位图图像处理软件Adobe Photoshop的主要 功能 v掌握矢量图形处理软件CorelDRAW的主要功能 v理解图形图像信息的特点与优势 v理解图形图像信息应用的原则及注

2、意事项电子信息工程学院多媒体信息处理与应用3.1图形和图像信息概述v3.1.1基本概念 v1.位图和矢量图 v2.像素和像素大小 v3.分辨率电子信息工程学院多媒体信息处理与应用位图v位图图像(bitmap), 亦称为点阵 图像或绘制图像，是由称作像素 （图片元素）的单个点组成的。 这些点可以进行不同的排列和染 色以构成图样。当放大位图时， 可以看见赖以构成整个图像的无 数单个方块。扩大位图尺寸的效 果是增大单个像素，从而使线条 和形状显得参差不齐。然而，如 果从稍远的位置观看它，位图图 像的颜色和形状又显得是连续的 。电子信息工程学院多媒体信息处理与应用位图的特点v1.在屏幕上缩放位图图像时

3、，可能会丢失细节 v2.位图可以表现层次和色彩比较丰富、画面细 致的图像 v3.位图图像所占存储空间较大电子信息工程学院多媒体信息处理与应用矢量图v 矢量图使用直线和曲线来描述图形，这些图形的元素是一些 点、线、矩形、多边形、圆和弧线等等，它们都是通过数学 公式计算获得的。例如一幅花的矢量图形实际上是由线段形 成外框轮廓，由外框的颜色以及外框所封闭的颜色决定花显 示出的颜色。 v 由于矢量图形可通过公式计算获得，所以矢量图形文件体积 一般较小。 v 矢量图形最大的优点是无论放大、缩小或旋转等不会失真。 v Adobe公司的Freehand、Illustrator、Corel公司的 CorelD

4、RAW是矢量图形设计软件。Flash MX制作的动画也是 矢量图形动画。电子信息工程学院多媒体信息处理与应用矢量图的优点和缺点v优点： v（1）文件小； v（2）图像元素对象可编辑； v（3）图像放大或缩小不影响图像的分辨率； v（4）图像的分辨率不依赖于输出设备； v缺点： v（1）重画图像困难； v（2）逼真度低，要画出自然度高的图像需要很 多的技巧。 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用位图与矢量图比较 图像 类型 组成优点缺点常用制 作工具 点阵 图像 像素只要有足够多的 不同色彩的像素 ，就可以制作出 色彩丰富的图象 ，逼真地表现自 然界的景象 缩放和 旋转容 易失真 ，同时 文件容

5、 量较大 Photosh op、画 图等 矢量 图像 数学 向量文件容量较小， 在进行放大、缩 小或旋转等操作 时图象不会失真 不易制 作色彩 变化太 多的图 象 Flash、 CorelDr aw等 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用2.像素和像素大小v（1）像素 v“像素”（Pixel） 是由 Picture(图像) 和 Element(元素)这两个单词的字母所组成的，是 用来计算数码影像的一种单位，如同摄影的相片 一样，数码影像也具有连续性的浓淡阶调，我们 若把影像放大数倍，会发现这些连续色调其实是 由许多色彩相近的小方点所组成，这些小方点就 是构成影像的最小单位“像素”（Pixel）

6、。这 种最小的图形的单元能在屏幕上显示通常是单个 的染色点。越高位的像素，其拥有的色板也就越 丰富，越能表达颜色的真实感。 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用（2）像素大小v位图图像在高度和宽度方向上的像素总量称为 图像的像素大小。 像素总量=宽度*高度（以像素点计算） v如一张图片为1024*768像素，意思是说这幅图 横向有1024个像素点，纵向有768个像素点总共 有1024*768=786432个像素。电子信息工程学院多媒体信息处理与应用3.分辨率v（1）图像分辨率（打印分辨率） 由打印在纸上每英寸像素的数量决定的，通常以 “像素/英寸”（ppi）来衡量。 v（2）显示器分辨率与屏幕

7、分辨率（显示分辨率 ） 显示器分辨率：指在显示器中每个单位长度显示 的点数，通常以“点/英寸”（dpi）来衡量。 屏幕分辨率：也称显示分辨率，通常用“水平像 素数*垂直像素数”的数字来表示。如屏幕分辨 率为1024*768的屏幕，每一条水平线上包含有 1024个像素点，共有768条线，即扫描死数为 1024列，行数为768行。 v（3）打印机分辨率 v以所有激光打印机产生的每英寸上的油墨点数 （dpi）为度量单位。电子信息工程学院多媒体信息处理与应用3.1.2色彩基本知识v1.颜色模型 v所谓颜色模型就是指某个三维颜色空间中的一个可见 光子集，它包含某个颜色域的所有颜色。例如，RGB 颜色模型

8、就是三维直角坐标颜色系统的一个单位正方 体。颜色模型的用途是在某个颜色域内方便的指定颜 色，由于每一个颜色域都是可见光的子集，所以任何 一个颜色模型都无法包含所有的可见光。在大多数的 彩色图形显示设备一般都是使用红、绿、蓝三原色， 我们的真实感图形学中的主要的颜色模型也是RGB模 型，但是红、绿、蓝颜色模型用起来不太方便，它与 直观的颜色概念如色调、饱和度和亮度等没有直接的 联系。 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用颜色模型的种类 v颜色模型主要有HSB、RGB、CMYK、LAB等。它们 在不同的行业各有所指，但在计算机技术方面 运用最为广泛。 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用RGB颜色

9、模型v RGB（Red, Green, Blue）颜色模型通常使 用于彩色阴极射线管等彩色光栅图形显示设备 中，彩色光栅图形的显示器都使用R、G、B数值 来驱动R、G、B 电子枪发射电子，并分别激发 荧光屏上的R、G、B三种颜色的荧光粉 发出不 同亮度的光线，并通过相加混合产生各种颜色 ；扫描仪也是通过吸收原稿经反射或透射而发 送来 的光线中的R、G、B成分，并用它来表示 原稿的颜色。RGB颜色模型称为与设备相关的颜 色模型，RGB颜色模型所覆盖的颜色域取决于显 示设备荧光点的颜色特性，是与硬件相关的。电子信息工程学院多媒体信息处理与应用vRGB颜色模型是我们使用最多，最熟悉的颜色模 型。它采

10、用三维直角坐标系。红、绿、蓝原色是 加性原色，各个原色混合在一起可以产生复合色 。如图所示，RGB颜色模型通常采用如图所示的 单位立方体来表示。在正方体的主对角线上，各 原色的强度相等，产生由暗到明的白色，也就是 不同的灰度值。（0，0，0）为黑色，（1，1，1 ）为白色。正方体的其他六个角点分别为红、黄 、绿、青、蓝和品红。电子信息工程学院多媒体信息处理与应用CMYK颜色模型vCMYK（Cyan, Magenta, Yellow） 颜色空间应用于印刷工业，印刷 业通过青(C)、品(M)、黄(Y)三原 色油墨的不同网点面积率的叠印 来表现丰富多彩的颜色和阶调， 这便是三原色的CMY颜色空间。实

11、 际印刷中，一般采用青 (C)、品 (M)、黄(Y)、黑(BK)四色印刷， 在印刷的中间调至暗调增加黑版 。当红绿蓝三原色被混合时，会 产生 白色，但是当混合蓝绿色、 紫红色和黄色三原色时会产生黑 色。既然实际用的墨水并不会产 生纯正的颜色， 黑色是包括在分 开的颜色，而这模型称之为CMYK 。 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用Lab 颜色模型vLab颜色模型是由CIE(国际照明委 员会)制定的一种色彩模式。自然 界中任何一点色都可以在Lab空间 中表达出来，它的色彩空间比RGB 空间还要大。另外，这种模式是以 数字化方式来描述人的视觉感应， 与设备无关，所以它弥补了RGB和 CMYK模式

12、必须依赖于设备色彩特性 的不足。 由于Lab的色彩空间要 比RGB模式和CMYK模式的色彩空间 大。这就意味着RGB以及CMYK所能 描述的色彩信息在Lab空间中都能 得以影射。 vLab颜色模型取坐标Lab，其中L亮 度；a的正数代表红色，负端代表 绿色；b的正数代表黄色， 负端代 表兰色 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用HSB颜色模型v HSB（Hue, Saturation, Brightness）颜 色模型，色相（Hue，简H），饱和度（ Saturation，简S）和亮度（ Brightness，简B ）所表示的。这个颜色模型都是用户台式机图 形程序的颜色表示， 用六角形锥体表示

13、自己的 颜色模型。 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用2.颜色模式v颜色模式以颜色模型为基础，颜色模式确定用 于显示和打印所处理的图像的颜色方法。 v是将某种颜色表现为数字形式的模型，或者说 是一种记录图像颜色的方式。分为：RGB模式、 CMYK模式、HSB模式、Lab颜色模式、位图模式 、灰度模式、索引颜色模式、双色调模式和多 通道模式。电子信息工程学院多媒体信息处理与应用位图模式v位图模式用两种颜色（黑和白）来表示图像中 的像素。位图模式的图像也叫作黑白图像。因 为其深度为1，也称为一位图像。由于位图模式 只用黑白色来表示图像的像素，在将图像转换 为位图模式时会丢失大量细节，因此Phot

14、oshop 提供了几种算法来模拟图像中丢失的细节。 在 宽度、高度和分辨率相同的情况下，位图模式 的图像尺寸最小，约为灰度模式的1/7和RGB模 式的1/22以下。 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用灰度模式v 灰度模式可以使用多达256级灰度来表现图 像，使图像的过渡更平滑细腻。灰度图像的每 个像素有一个0（黑色）到255（白色）之间的 亮度值。灰度值也可以用黑色油墨覆盖的百分 比来表示（0%等于白色，100%等于黑色）。使 用黑折或灰度扫描仪产生的图像常以灰度显示 。 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用双色调模式v双色调模式采用2-4种彩色油墨来创建由双色调 （2种颜色）、三色调（3种

15、颜色）和四色调（4 种颜色）混合其色阶来组成图像。在将灰度图 像转换为双色调模式的过程中，可以对色调进 行编辑，产生特殊的效果。而使用双色调模式 最主要的用途是使用尽量少的颜色表现尽量多 的颜色层次，这对于减少印刷成本是很重要的 ，因为在印刷时，每增加一种色调都需要更大 的成本。 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用索引颜色模式v索引颜色模式是网上和动画中常用的图像模式 ，当彩色图像转换为索引颜色的图像后包含近 256种颜色。索引颜色图像包含一个颜色表。如 果原图像中颜色不能用256色表现，则 Photoshop会从可使用的颜色中选出最相近颜色 来模拟这些颜色，这样可以减小图像文件的尺 寸。用

16、来存放图像中的颜色并为这些颜色建立 颜色索引，颜色表可在转换的过程中定义或在 声称索引图像后修改。 电子信息工程学院多媒体信息处理与应用多通道模式v多通道模式对有特殊打印要求的图像非常有用 。例如，如果图像中只使用了一两种或两三种 颜色时，使用多通道模式可以减少印刷成本并 保证图像颜色的正确输出。 6. 8位/16位通道 模式 在灰度RGB或CMYK模式下，可以使用16位 通道来代替默认的8位通道。根据默认情况，8 位通道中包含256个色阶，如果增到16位，每个 通道的色阶数量为65536个，这样能得到更多的 色彩细节。电子信息工程学院多媒体信息处理与应用3.颜色深度v颜色深度简单说就是最多支持多少种颜色。一 般是用“位”来描述的。 v举个例子，如果一个图片支持256种颜色（如 GIF格式），那么就需要256个不同的值来表示 不同的颜色，也就是从0到255。用二进制表示 就是从00000000到11111111，总共需要8位二进 制数。所以颜色深度是8。 v